Работа опубликована в журнале Cell 23 апреля 2025 года. Ученые из детской больницы Сент-Джуд и Медицинского колледжа Висконсина создали новый подход к пониманию и управлению движением клеток по организму. Они проанализировали взаимодействие двух семейств белков — хемокинов и сопряженных с G-белками рецепторов, GPCRs, — ответственных за направленную миграцию (движение) клеток. Выяснилось, что ключевые аминокислотные участки в упорядоченных и неупорядоченных областях обеих молекул определяют их взаимное сродство. Используя эти данные, ученые искусственно изменили связь хемокина с рецептором и смогли перенастроить движение иммунных клеток.
Миграция клеток влияет на иммунный ответ, развитие мозга, заживление ран и, наоборот, способствует метастазированию раковых клеток. До сих пор ученым было сложно понять, как именно выбираются «правильные» пары хемокин–GPCR среди множества похожих вариантов. Новая методика основана на анализе сотен белковых последовательностей и их структур у разных видов, а затем на сопоставлении результатов с поведенческими данными клеток.
«Мы обнаружили, что природа комбинирует структуру и беспорядок, чтобы управлять миграцией клеток», — объясняет Мадан Бабу, старший вице-президент по наукам о данных Сент-Джуд и соавтор работы. С помощью алгоритмов обработки больших данных исследователи выделили небольшие участки без четкой структуры, которые работают как приватные «ключи», и хорошо упорядоченные сегменты, выступающие в роли публичных «ключей». Их взаимодействие создает уникальный «химический идентификатор» для каждой пары хемокин–GPCR, по которому клетка понимает, в каком направлении ей двигаться.
«После того как мы поняли принцип взаимодействия, мы смогли замутировать выбранный хемокин и изменить его предпочтения в связывании с рецепторами», — добавляет Эндрю Клейст, старший автор исследования. Эксперименты показали, что модифицированные молекулы по-новому «говорят» Т-клеткам, заставляя их активнее идти к источнику сигнала или, наоборот, игнорировать привычные препятствия. Это открывает путь к созданию клеточных терапий нового поколения: можно направлять иммунные клетки прямо к опухолям или улучшать доставку стволовых клеток для трансплантации костного мозга.
Чтобы другие ученые и врачи могли использовать эти наработки, авторы опубликовали свой фреймворк в открытом доступе. «Когда мы думаем о теле, мы часто представляем клетки неподвижными, но на деле они постоянно перемещаются, и теперь у нас есть инструменты, чтобы управлять этим процессом», — отмечает Бабу.
Еще один шаг к пониманию того, как клетки ориентируются и перемещаются в организме, сделали ученые из США. Они не только расшифровали «язык» взаимодействия белков, но и научились менять направление клеточной миграции. Все дело в ритмичном «дыхании» тончайших белковых нитей внутри клетки — подробнее об этом уникальном механизме рассказывает новая работа.
